实习报告-土体直剪

一、 实习目的

现场直剪试验测定岩土体特定剪切面上的抗剪强度指标。该实验

主要适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及由它们组成的混合土层。由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均值性以及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实的反映出来，比室内岩块实验更符合实际情况。

二、主要的仪器设备

1、试体制备系统

手风钻（或切石机）、模具、人工开挖工具各一套。 2、加荷系统

（1）、液压千斤顶，2台；根据岩土体强度，竖向千斤顶出力为

100T ，水平千斤顶选用出力为50T ；

（2）、油压泵（附压力表、高压油管。测力计等），2台；电动式，

对千斤顶供油用。

3、传力系统

（1）高压胶管，若干（配有快速接头），输送油压用；

（2）体力柱：无缝钢管一套，要求钢管必须有足够的刚度和强度。

材料为锰钢无缝钢管，外径为260mm ，内径为250mm 。长度为0.8m 、0.6m 、0.5m 、0.3m 、0.1m 各一根，从长度为2.1m 。传立柱为等距4孔法兰盘连接。

（3）钢垫板：用厚度15mm ，45#钢制480*480*15mm。一套10

块。

（4）土样套筒：用厚度15mm ，45#钢制成，尺寸为

500*500*350mm。

（5）滚轮排：一套，尺寸为500*500*350mm。 4、测量系统

（1）、压力表：精度为一级的标准压力表一套，测油压用； （2）、千分表：四只； （3）、磁性表架：四只；

（4）、测量表架：20A 工字钢2根，每根2.0m ； （5）、测量标点：混凝土墩4根； （6）、压力传感器：2个。

5、反力系统：采用63C 工字钢支架反力系统。 6、记录系统

目前国内静载试验的记录方式采用人工记录，经资料整理绘出应

力—应变曲线。其发展趋势是绘图仪绘制应力—应变曲线，提高记录精度，降低试验人员的劳动强度。我们设计的是绘图仪绘制应力—应变曲线的方式。

试验设备的连接方法：加荷系统依次为电动油泵—稳压器—千斤

顶—压力传感器—X —Y 记录仪；变形观测设备依次为变形传感器—X —Y 记录仪；反力系统：土样盒—承压板—滚轴排—承压板—传立柱—63C 工字钢横梁。

三、试验原理及方法

在现场对几个式样(不少于3个）施加不同的法向荷载，待其固结

稳定后再施加水平剪力使其破坏，同时记录下几个样式破坏时的剪切应力，绘制出剪应力与法向应力的关系曲线，继而可以得到土体在特定破坏面上的抗剪强度参数即内摩擦角和念聚力。

四、试验步骤

1、制备土样

制备土样，土样尺寸为500mm*500mm*350mm，要求一组五个试

样保证相同的含水量、密实度等。

2、安装垂直加荷系统

在试体顶面铺以一层橡皮板或砂浆地层，垫层上放传压钢板，并

用水平尺找平，然后依次放置：滚轴排、钢垫板、液压千斤顶、传立柱和顶部钢垫板等（滚轴排视具体情况也可以放于顶部）。

整个垂直加荷系统必须与剪切面垂直，垂直合力应通过剪切面中

心。

3、安装侧向剪切加荷系统

安装斜向千斤顶时，应该严格定位。斜向推力作用方向与剪切面

的夹角一般为12~17°，一般用15°。使千斤顶的轴线穿过剪切面的中心，力争剪切面手里均匀。

安装水平千斤顶时应该严格定位，水平推力应通过预定的剪断面。

当难以满足此要求时，着力点距剪切面距离应控制在试件边长（岩剪切方向）的5%以内，试验前应该对此距离进行实测记录，供资料分析用。

4、布置安装测表

（1）混凝土试件两侧靠近剪切面的四个角点处，布置水平向和垂

直向测表各四只，测量绝对变形；

（2）根据需要可在试件及周围基岩面上，安装测量绝对位移和相

对位移的测表；

（3）测表支架应牢固地安装在支点上，支点位于变形影响范围以

外，最好是简支架形式；

（4）支架固定后安装测表。 5、仪器的标定和检测

试验前，根据对千斤顶（或液压枕）作的率定曲线和试件剪切面

面积，计算施加的荷载和压力表读数对应关系。检查各测表的工作状态，测读初始读数。

6、施加垂直荷载

（1）在每组（4~5个）试体上。分别施加不同的垂直荷载，加于

试件上的最大垂直荷载，以不小于设计法向应力为宜。当剪切面有软弱物填充时，最大法向应力以不挤出填充物为限；

（2）对每个试体分4~5级施加其垂直荷载。加载用时间控制，每

隔五分钟加一次，加荷后立即读数，五分钟后再读一次，即可施加下一级荷载。当加至预定荷载时，仍需要每隔五分钟读数一次，当连续

两次垂直变形之差小于0.01mm ，即认为稳定，可以施加水平荷载。

7、施加剪切荷载

（1）以时间控制：开始按最大剪切荷载的10%分级施加。每隔五

分钟加荷一次，每级荷载施加前后各测读变形一次。当所施加荷载引起的水平变形大于前一级的1.5~2倍时，剪切荷载减至按5%施加，直至剪断，临近剪断时，应密切注视和测记压力变化情况及相应的水平变形（压力与变形应同步观测），整个剪切过程中，垂直荷载须始终保持常数。

（2）按变形控制：方法基本同上，只是每级剪切荷载施加后，每

隔一定时间读数一次，直到最后相邻两次或三次测读的变形小于某值，即认为稳定，方可施加下一级荷载。

8、试验记录

（1）试验前记录好以下内容：工程名称、岩石名称、试体编号、

试体位置、试验方法、混凝土强度、剪切面面积、测表布置、法向荷载、剪切荷载、法向位移、试验人员、试验日期。

（2）试验过程中：详细记录碰表、调表、换表、千斤顶漏油补压，

混凝土或岩体松块、掉块、出现裂缝等情况。

（3）实验结束后，翻转试体，测量实际剪切面面积。详细记录剪

切面的破坏情况、破坏方式。擦痕的分布、方向及长度，绘制素描图及剖面图，并照相。

五、试验数据整理

1、确定抗剪强度参数的方法一般采用图解法或最小二乘法。 （1）图解法

根据试验结果中的剪应力与相应的垂直压应力分布点，作平均直

线（或曲线），使其尽可能的接近各点，舍弃偏离较远的个别点。由直线（或代表曲线的直线）的斜率及其在纵坐标上的截距，确定摩擦系数和凝聚力。

（2）最小二乘拟合法

通过已知数据，用最小二乘法拟合一条直线，利用最小二乘原理，

可计算出参数摩擦系数和凝聚力。

2、图表部分

（1）岩体的直剪数据图表

（2）、土体的直剪数据图表